Karmaşık Proteinlerin Moleküler Dinamiklerini Çözmek
Genetik materyalimize uygun şekilde uzun amino asit zincirleri oluşturmada kullanılan her bir aminoasit, proteinlerde mevcuttur. Hücrelerimizde; bu zincirler inci dizisi gibi düzenli sıralanmış şekilde değil, kompleks ve katlı üç boyutlu yapı şeklindedir. Proteinin katlanma şekli fonksiyonunu etkileyen en önemli faktördür. Diğer molekül proteinlerinin hücreyle nasıl bağlantı kuracağını belirlemek gibi önemli etkileri söz konusudur. 3-boyutlu proteinlerin yapısından edindiğimiz bilgiler, bize yaşam biliminde büyük ilgi uyandırmaktadır. İlaç gelişimi buna örnek verilebilir.
Konstanz Üniversitesi Kimya Bölümü’nde Michael Kovermann’ın laboratuvar ekibinin bir üyesi olan Tobias Schneider, “Ne yazık ki bir proteinin yapısını aydınlatmak hiç de basit değildir. Özellikle esnek yapılı proteinlerde sadece tekli durumlara odaklanmak her zaman kullanılabilir bilgi sağlamaz” dedi. Nedeni şudur: karmaşık proteinler genellikle domain olarak belirtilen birkaç sağlam alt üniteye katlanır ve bunlar esnek bağlayıcılara bağlanabilir. Ne kadar çok esnek bağlı alt üniteler varsa, proteinin de teorik olarak benimseyebileceği o kadar farklı üç boyutlu yapılar olur. Schneider, “Bu, örneğin hücrelerimizdeki çözeltide bir proteinin birkaç eşit duruma sahip olduğuna ve sürekli olarak bunlar arasında geçiş yaptığı anlamına gelir” dedi.
Yapısal Topluluğu İzlemek
Bu tür çoklu domain proteinlerin olası yapılarının ayrıntılı bir resmini elde etmek için tek bir anlık görüntü yeterli değildir çünkü görüntü sadece o anda meydana gelenlerden birini gösterir. Bu tür proteinlerin olası yapılarının ayrıntılı bir resmini elde etmek için farklı yöntemlerin akıllıca birleştirilmesi gerekmektedir. Michael Kovermann ve Christine Peter liderliğindeki Konstanz biyofizikçileri, bu tür yöntemleri birleştiren bir yaklaşım sunan bir makalede, NMR spektroskopisi ve bilgisayar simülasyonlarını birleştiren bir işlem sunmaktadır.
Kovermann, “Örneğin, NMR spektroskopisi aracılığıyla bu tür proteinlerin dinamik özellikleri hakkında bilgi ediniriz. Öte yandan karmaşık bilgisayar simülasyonları, olası katlanmaların geniş bir genel bakışını sağlar. Şu ana kadar çoklu domain proteinlerin dinamik ve yapısal özelliklerini kapsamlı bir şekilde haritalayan genel bir yaklaşım mevcut değildi” dedi. Konstanz’daki araştırmacılar, NMR spektroskopisi ve bilgisayar simülasyonlarını birleştiren bu işlemle hem zaman hem de uzamsal çözünürlükte bilgi elde etmelerini sağlayan bir iş akışı geliştirdi.
Uygulanabilirliği Kanıtlandı
Araştırmacılar ayrıca yöntemin işe yaradığını kanıtladılar. Çeşitli ubiquitin dimer örneklerini incelediler. Hücrelerdeki esnek bağlanma yapan proteinler gibi olan iki ubiquitin proteini ünitesicd esnek bir bağ ile bağlı haldeyken kanıtlamayı başardılar. Bu nedenle bu tür çoklu domain proteinlerin farklı yapı modelleri şimdiye kadar önerilmiş ve büyük bilimsel ilgi görmüş birincil bir örnektir.
Araştırmacılar inceledikleri ubiquitin dimerlerinin yüksek bir yapısal çeşitlilik sergilediğini ve bunun geliştirilen yöntemle ayrıntılı bir şekilde tanımlanabileceğini gösterdiler. Sonuçlar, mevcut ubiquitin dimerlerinin farklı yapı modellerini açıklamaktadır. Schneider, “Biz, yaklaşımımızın- tamamlayıcı yöntemleri birleştirme- sadece ubiquitin dimerleri için değil, aynı zamanda diğer çoklu domain proteinleri için de çalışacağına inanıyoruz. Çalışmamız, bu karmaşık proteinlerin yüksek yapısal çeşitliliğini daha iyi anlamak için yeni olanaklar sunmaktadır, ki bu da biyolojik işlevlerinde kritik bir rol oynamaktadır” dedi.
KAYNAK: sciencedaily.com
